Взаимосвязь локализации повреждений дофаминовой иннервации стриатума и их поведенческих проявлений на 6-гидроксидофамин-индуцированной модели паркинсонизма у крыс

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Моделирование болезни Паркинсона на животных является важным этапом в изучении патогенеза заболевания и поиска эффективных методов лечения.

Цель исследования — выявить взаимосвязь локализации повреждений дофаминовой иннервации стриатума мозга при введении грызунам нейротоксина 6-гидроксидофамина (6-ГДА) и их поведенческих проявлений.

Материалы и методы. Работа проведена на 75 крысах-самцах Вистар с интранигральным введением 3 мкл 6-ГДА в дозе 4 мкг/мкл. Через 33 сут после введения животные были обследованы в тестах «открытое поле» и «сужающаяся дорожка», после чего часть животных декапитирована (n = 25) для проведения иммуногистохимического анализа.

Результаты. Группа неактивных животных статистически значимо отличалась от активных животных более выраженным повреждением ДА-окончаний в дорсомедиальной (p = 0,0235) и вентральной (p = 0,091) областях стриатума, тогда как у активных животных повреждение преимущественно локализовалось в дорсолатеральной области. В группе неактивных животных среднее пройденное расстояние в «открытом поле» было значимо меньше (p < 0,001), а время замирания (p < 0,0168) и средний балл по шкале невротизации (p < 0,001) — больше по сравнению с активными. Результаты корреляционного анализа по Спирмену показали значимую негативную связь (rS = –0,762; p < 0,0001) между интенсивностью окрашивания на тирозингидроксилазу в дорсолатеральном отделе и длительностью замираний в «открытом поле». Связь между длительностью замираний и повреждением других областей стриатума не выявлена.

Заключение. Повреждение дорсомедиальной и дорсолатеральной областей вызывает двигательные и эмоциональные нарушения меньшей степени тяжести, чем повреждения, затрагивающие и вентральную область стриатума. Поведенческий тест «сужающаяся дорожка» может использоваться для достоверной оценки наличия и степени повреждения стриатума. Такая оценка очень важна в исследованиях эффективности последующих терапевтических воздействий для редукции паркинсонического синдрома.

Об авторах

Алла Вадимовна Ставровская

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Автор, ответственный за переписку.
Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Дмитрий Николаевич Воронков

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Артем Сергеевич Ольшанский

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Анастасия Сергеевна Гущина

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Нина Гавриловна Ямщикова

ФГБНУ «Научный центр неврологии»

Email: alla_stav@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Wirdefeldt K., Adami H.O., Cole P. et al. Epidemiology and etiology of Parkinson’s disease: a review of the evidence. Eur J Epidemiol. 2011; 26(S1): 1–58. doi: 10.1007/s10654-011-9581-6. PMID: 21626386.
  2. Иллариошкин С.Н. Современные представления об этиологии болезни Паркинсона. Неврологический журнал. 2015; 20(4): 4–13.
  3. Savitt J.M., Dawson V.L., Dawson T.M. Diagnosis and treatment of Parkinson disease: molecules to medicine. J Clin Invest. 2006; 116(7): 1744–1754. doi: 10.1172/JCI29178. PMID: 16823471.
  4. Chaudhuri K.R., Schapira A.H. Non-motor symphoms of Parkinson’s disease: dopaminergic pathophysiology and treatment. Lancet Neurol. 2009; 8(5): 464–474. doi: 10.1016/S1474-4422(09)70068-7. PMID: 19375664.
  5. Chung S.J., Yoo H.S., Oh J.S. et al. Effect of striatal dopamine depletion on cognition in de novo Parkinson's disease. Parkinsonism Relat Disord. 2018; 51: 43–48. doi: 10.1016/j.parkreldis.2018.02.048. PMID: 29526657.
  6. Kübler D., Schroll H., Buchert R., Kuhn A.A. Cognitive performance correlates with the degree of dopaminergic degeneration in the associative part of the striatum in non-demented Parkinson’s patients. J Neural Transm. 2017; 124(9): 1073–1081. doi: 10.1007/s00702-017-1747-2. PMID: 28643101.
  7. Weintraub D., Newberg A.B., Cary M.S. et al. Striatal dopamine transporter imaging correlates with anxiety and depression symptoms in Parkinson’s disease. J Nucl Med. 2005; 46(2): 227–232. PMID: 15695780.
  8. Chung S.J., Lee J.J., Ham J.H. et al. Striatal dopamine depletion patterns and early non-motor burden in Parkinsons disease. PLoS One. 2016; 11(8): e0161316. doi: 10.1371/journal.pone.0161316. PMID: 27529171.
  9. Park S.B., Kwon K.Y., Lee J.Y. et al. Lack of association between dopamine transporter loss and non-motor symptoms in patients with Parkinson’s disease: a detailed PET analysis of 12 striatal subregions. Neurol Sci. 2019; 40: 311–317. doi: 10.1007/s10072-018-3632-7. PMID: 30415448.
  10. Blandini F., Armentero M.T. Animal models of Parkinson’s disease. FEBS J. 2012; 279: 1156–1166. doi: 10.1111/j.1742-4658.2012.08491.x. PMID: 22251459.
  11. Schober A. Classic toxin-induced animal models of Parkinson’s disease: 6-OHDA and MPTP. Cell Tissue Res. 2004; 318(1): 215–224. doi: 10.1007/s00441-004-0938-y. PMID: 15503155.
  12. Шток В.Н., Левин О.С. Клиническая синдромологическая классификация экстрапирамидных расстройств. М., 2014. 112 с.
  13. Branchi I., D'Andrea I., Armida M. et al. Nonmotor symptoms in Parkinson's disease: Investigating early‐phase onset of behavioral dysfunction in the 6‐hydroxydopamine‐lesioned rat model. J Neurosci Res. 2008; 86(9): 2050–2061. doi: 10.1002/jnr.21642. PMID: 18335518.
  14. Henderson J.M., Watson S., Halliday G.M. et al. Relationships between various behavioural abnormalities and nigrostriatal dopamine depletion in the unilateral 6-OHDA-lesioned rat. Behav Brain Res. 2003; 139: 105–113. doi: 10.1016/S0166-4328(02)00087-6. PMID: 12642181.
  15. Schleimer S.B., Johnston G.A., Henderson J.M. Novel oral drug administration in an animal model of neuroleptic therapy. J Neurosci Methods. 2005; 146: 159–164. doi: 10.1016/j.jneumeth.2005.02.004. PMID: 16054505.
  16. Allbutt H., Henderson J. Use of the narrow beam test in the rat, 6-hydroxydopamine model of Parkinson’s disease. J Neurosci Meth. 2007; 159: 195–202. doi: 10.1016/j.jneumeth.2006.07.006. PMID: 16942799.
  17. Sweis B.M., Bachour S.P., Brekke J.A. et al. A modified beam-walking apparatus for assessment of anxiety in a rodent model of blast traumatic brain injury. Behav Brain Res. 2016; 296: 149–156. doi: 10.1016/j.bbr.2015.09.015. PMID: 26367471.
  18. Paxinos G., Watson C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates: Hard Cover Edition. Elsevier, 2006. P. 456.
  19. Болотова В.Ц., Крауз В.А., Шустов Е.Б. Биологическая модель экспериментального невроза у лабораторных животных. Биомедицина. 2015; 1: 66–80.
  20. Gerfen C.R., Herkenham M., Thibault J. The neostriatal mosaic: II. Patch- and matrix-directed mesostriatal dopaminergic and non-dopaminergic systems. J. Neurosci. 1987; 7(12): 3915–3934. doi: 10.1523/JNEUROSCI.07-12-03915.1987. PMID: 2891799.
  21. Каркищенко Н.Н., Грачев С.В. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях. М., 2010. 346 c.
  22. Ungerstedt U., Ljungberg T., Steg G. Behavioral, physiological, and neurochemical changes after 6-hydroxy-dopamine-induced degeneration of the nigrostriatal dopamine neurons. Adv Neurol. 1974; 5: 421–426.
  23. Hwang O. Role of oxidative stress in Parkinson’s disease. Exp Neurobiol. 2013; 22: 11–17. doi: 10.5607/en.2013.22.1.11. PMID: 23585717.
  24. Hernandez-Baltazar D., Mendoza-Garrido M., Martinez-Fong D. Activation of GSK-3β and caspase-3 occurs in Nigral dopamine neurons during the development of apoptosis activated by a striatal injection of 6-hydroxydopamine. PLoS One. 2013; 8(8): e70951. doi: 10.1317/journal.pone.0070951. PMID: 23940672.
  25. Hernandez-Baltazar D., Zavala-Flores L.M., Villanueva-Olivo A. The 6-hydroxydopamine model and parkinsonian pathophysiology: novel findings in an older model. Neurologia. 2017; 32(8): 533–539. doi: 10.1016/j.nrleng.2015.06.019. PMID: 26304655.
  26. Bywood P.T., Johnson S.M. Differential vulnerabilities of substantia nigra catecholamine neurons to excitatory amino acid-induced degeneration in rat midbrain slices. Exp Neurol. 2000; 162(1): 180–188. doi: 10.1006/exnr.2000.7310. PMID: 10716898.
  27. Воронков Д.Н., Дикалова Ю.В., Худоерков Р.М., Ямщикова Н.Г. Изменения в нигростриатных образованиях мозга при моделировании паркинсонизма, индуцированного ротеноном (количественное иммуноморфологическое исследование). Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2013; 7(2): 34–38.
  28. Hunnicutt B.J., Jongbloets B.C., Birdsong W.T. et al. A comprehensive excitatory input map of the striatum reveals novel functional organization. Elife. 2016; 28; 5: e19103. doi: 10.7554/eLife.19103. PMID: 27892854.
  29. Yin H.H., Knowlton B.J. Contributions of striatal subregions to place and response learning. Learn Mem. 2004; 11(4): 459–463. doi: 10.1101/lm.81004. PMID: 15286184.
  30. Lex B., Sommer S., Hauber W. The role of dopamine in the dorsomedial striatum in place and response learning. Neuroscience. 2011; 172: 212–218. doi: 10.1016/j.neuroscience.2010.10.081. PMID: 21056091.
  31. Keiflin R., Janak P.H. Dopamine prediction errors in reward learning and addiction: from theory to neural circuitry. Neuron. 2015; 88: 247–263. doi: 10.1016/j.neuron.2015.08.037. PMID: 26494275.
  32. Jiang H., Kim H.F. Anatomical inputs from the sensory and value structures to the tail of the rat striatum. Front Neuroanat. 2018; 12: 30. doi: 10.3389/fnana.2018.00030. PMID: 29773980.
  33. Parker N.F., Cameron C.M., Taliaferro J.P. et al. Reward and choice encoding in terminals of midbrain dopamine neurons depends on striatal target. Nat Neurosci. 2016; 19(6): 845–854. doi: 10.1038/nn.4287. PMID: 27110917.
  34. Brimblecombe K. The striosome and matrix compartments of the striatum: a path through the labyrynth from neurochemistry toward function. ACS Chemical Neurosci. 2017; 8: 235–242. doi: 10.1021/acschemneuro.6b00333. PMID: 27977131.
  35. Crittenden R., Graybiel A.M. Disease-associated changes in the striosome and matrix compartments of the dorsal striatum. In: Steiner H., Tseng K.Y. (eds.) Handbook of Behavioral Neuroscience. Elsevier, 2016; 24: 783–802. DOI: 0.1016/B978-0-12-802206-1.00039-8.
  36. Miyamoto Y., Katayama S., Shigematsu N. et al. Striosome-based map of the mouse striatum that is conformable to both cortical afferent topography and uneven distributions of dopamine D1 and D2 receptor-expressing cells. Brain Struct Funct. 2018; 223: 4275–4291. doi: 10.1007/s00429-018-1749-3. PMID: 30203304.
  37. Ставровская А.В., Воронков Д.Н., Ямщикова Н.Г. и др. Морфохимическая оценка результатов нейротрансплантации при экспериментальном паркинсонизме. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2015; 9(2): 28–32.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Stavrovskaya A.V., Voronkov D.N., Olshansky A.S., Gushchina A.S., Yamshikova N.G., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77-83204 от 12.05.2022.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах